淨零能耗建築關鍵技術應用案例

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淨零能耗建築關鍵技術應用案例日前，中國建築節能協會發布《中國建築能耗研究報告（2020）》，指出2018年全國建築全過程碳排放總量為49.3億噸，占全國碳排放比重的51.3%，其中，建材生產階段占比28.3%，建築運行階段占比21.9%。

目錄

一、背景

日前，中國建築節能協會發布《中國建築能耗研究報告（2020）》，指出2018年全國建築全過程碳排放總量為49.3億噸，占全國碳排放比重的51.3%，其中，建材生產階段占比28.3%，建築運行階段占比21.9%。建築領域的減碳行動，已成為我國實現碳達峰、碳中和目標的關鍵一環。裝配化建造方式、超低能耗建築、淨零能耗建築、新型建材等，將逐漸成為未來建築的基本標準。

二、應用案例

1.項目概述

「被動式節能技術」和「個性化智能控制、可再生能源利用」相結合的技術在「水發興業新能源產業園研發樓」中得以成功應用。

該項目是2014年中美兩國政府間合作重點項目——中美清潔能源聯合研究中心超低能耗示範項目（項目編號：2014DFA70660），位於珠海市金鼎工業區，由珠海興業節能科技有限公司投資建設。項目於2017年2月竣工，建築總用地面積17825.62 m2，總建築面積為23546.08m2，建築共17層，高度70.35m。

2.主要效益

項目初期設計能耗為50kWh/（m2·a），經第三方測試，2018年建築實測總電耗為87萬kWh，扣除太陽能發電和數據機房用電後的建築淨電耗為49萬kWh；淨電力能耗強度和碳排放強度分別為23.85kWh/（m2·a）和11.93kg CO2/（m2·a），只有廣東省2017年大型公共建築能耗公示數據平均值的24%，屬於同類地區絕對領先水平，成為該類氣候區該類型建築的節能標杆。本項目於2020年獲得了中國也是目前為止國內首個「零能耗建築」運行標識。

三、技術要點

項目遵循被動優先、主動優化的原則，針對夏熱冬暖地區高溫高濕的特殊氣候特點，通過「通風、遮陽」兩大被動式技術和「個性化智能控制、可再生能源利用」兩大主動技術相結合的技術綜合利用，實現建築的淨零能耗。

項目應用了以下關鍵技術：

1. 零能耗設計思維工具

這是一種基於XMind 商業思維導圖軟件開發的超低能耗建築的設計及模擬方法，建立一種以能耗結果為導向的設計思維工具，包括各專業對設計目標的關鍵影響因子的提煉與確定，通過多方案比選和性能指標仿真模擬的方法優化影響因子，反覆修正以使多專業技術疊加後能無限接近運行狀態，使得設計階段的預測能耗無限趨近運行能耗。

2. 光伏建築一體化技術

（1）一種季節可控型集通風、遮陽、發電為一體的多功能光伏幕牆

建築的層間幕牆系統上部為45度傾斜的光伏組件和穿孔鋁板，下部為穿孔鋁板，懸挑1500mm，再加上BIPV組件共同組成了集通風、遮陽、發電為一體的多功能光伏幕牆系統。在組件與建築的結合處設有通風控制模塊，能夠根據不同季節自然調節，自然通風。

（2）BIPV——雨棚、採光頂、園林式屋面光伏遮陽

在建築的雨棚採用點式雙層玻璃安裝了雙玻BIPV組件，在建築的頂層上，採用架高的形式安裝了屋頂電站及屋面女兒牆光伏百葉，再結合屋頂綠化，構成了園林式屋面光伏遮陽系統，實現年發電89620kWh，併入電網系統，優先自發自用，余電上網。

3. 智能微電網技術

研發了一種基於公共建築重要負荷永不斷電的智能微電網系統，為建築用電安全性、穩定性和能源綜合利用高效性提供解決方案。通過提出可再生能源發電及建築用電的預測方法和系統控制策略，研究多電源間無縫切換技術，使建築光伏系統與市電和柴油機主動匹配以實現建築微電網的高效高經濟性運行；通過對不同性能儲能設備系統化配置和綜合控制確保建築重要負載供電的可靠性和在孤島狀態下的高效持續運行；創新提出光伏建築交直流混合系統結構可行性和局部示範，初步論證建築直流系統的可靠性和微網結構更高效性。

4. 光伏直驅直流變頻工業吊扇系統

通過開發研製配電箱的切斷開關，控制外網電源絕不參與獨立系統供電但可接受多餘光伏電量送電，實現無空調區DC-DC的全可再生能源驅動的機械通風系統高效可靠運行。

5. 「風壓」和「熱壓」混合自然通風技術

利用核心筒設備井作為「自然通風井」實現「熱壓」下的垂直自然通風。通過CFD模擬分析通風井的位置和尺寸大小，實現混合自然通風和直流吊扇機械通風的共同作用。

四、應用前景

1.行業前景

2020年9月22日，國家主席習近平在第75屆聯合國大會上宣布：中國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，2060年前實現「碳中和」。對傳統建築進行節能改造是實現「雙碳」目標必不可少的一步，淨零能耗建築技術的應用具有廣闊的發展前景。

2.推廣空間

據全球範圍統計，建築產生的能耗約占世界總能耗的30%。我國每年新建房屋建築面積近20億平方米，其中80%以上為高能耗建築；既有建築近500億平方米，90%以上是高能耗建築，淨零能耗建築關鍵技術具有巨大的推廣空間。